Типы многомодового оптоволокна: OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5

Многомодовое оптоволокно широко применяется для достижения скоростей до 10 Гбит/с в локальных сетях, особенно в контексте корпоративных и дата-центровых инфраструктур. Различные типы многомодового волокна предназначены для работы в высокоскоростных сетях и отличаются друг от друга по пропускной способности и максимальной длине передачи сигнала.

В этом контексте возникает несколько ключевых вопросов:

• Каково определение многомодового оптоволокна?
• Какие типы многомодового волокна существуют?
• Модальная пропускная способность
• Чем различаются кабели OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5?
• Каковы отличия между многомодовым и одномодовым оптоволокном?
• Какие коннекторы используются для многомодовых кабелей?
• Какие преимущества предоставляет многомодовое оптоволокно?
• Поддержка SWDM
• Максимальные расстояния передачи
• Внутренний диаметр и источник света

Теперь рассмотрим каждый из этих аспектов подробнее

Многомодовое оптоволокно, или MMF (Multimode Fiber), представляет собой тип оптоволокна, который чаще всего применяется для соединений на коротких расстояниях, таких как в пределах одного здания или кампуса. Основной особенностью многомодовых волокон является наличие толстого сердечника, обычно с диаметром 50 или 62.5 микрон, что позволяет одновременно передавать несколько световых лучей. Это свойство обеспечивает высокую скорость передачи данных. Максимальная длина передачи сигнала по многомодовому кабелю может достигать 550 метров при скорости 10 Гбит/с. При этом, при более низких скоростях, например 100 Мбит/с, расстояние передачи может увеличиваться до 2 километров.

Таким образом, выбор подходящего типа многомодового оптоволокна, будь то OM1, OM2, OM3, OM4 или OM5, является важным шагом для эффективного развертывания сетевой инфраструктуры.

Сколько типов MMF существует?

В соответствии со стандартом ISO 11801, многомодовые оптоволоконные кабели подразделяются на несколько категорий: OM1, OM2, OM3, OM4 и новый тип OM5. Эти классификации основаны на различных параметрах, таких как диаметр сердечника, пропускная способность, скорость передачи данных, длина волокна, цвет внешней оболочки и тип источника света, который используется.

Модальная пропускная способность

Модальная пропускная способность представляет собой ключевой параметр, который характеризует эффективность передачи данных через многомодовое волокно. Этот показатель можно воспринимать как произведение максимально допустимой частоты сигнала и длины волокна.

К примеру, если рассматривать длину волны в 850 нм, то минимальная полоса пропускания волокна, равная 200 МГц·км, указывает на то, что при длине волокна в 1 км оно способно передавать сигналы с частотой до 200 МГц. В случае, когда длина волокна составляет 500 метров, максимальная частота передачи может увеличиться до 400 МГц (расчет: 200 МГц x 1 км / 0,5 км = 400 МГц).

Следует отметить, что модальные полосы пропускания многомодовых волокон зависят от длины волны канала. В таблице ниже представлены минимальные значения ширины полосы пропускания для волокон типов OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5 при длинах волн 850 и 953 нм.

Как правило, между OM4 и OM5 нет разницы в минимальной модальной ширине полосы пропускания 850 нм. Отличие заключается в поддержке SWDM.

Многомодовые оптоволоконные кабели OM1

Кабели OM1, выполненные с многомодовым оптоволокном, обычно имеют оранжевую оболочку и сердечник диаметром 62.5 мкм. Эти кабели способны поддерживать скорости передачи данных до 10 Gigabit Ethernet на расстоянии до 33 метров. Однако чаще всего их применяют в менее скоростных сетях, таких как 100 Megabit Ethernet. Для передачи сигнала в таких кабелях используются светодиоды.

Многомодовые оптоволоконные кабели OM2

Кабели OM2 также имеют оранжевую оболочку и работают, используя светодиодные источники света. В отличие от предыдущего типа, они обладают меньшим диаметром сердечника — 50 мкм. Эти кабели могут поддерживать скорости до 10 Gigabit Ethernet на расстоянии до 82 метров, хотя чаще всего их используют в сетях с пропускной способностью 1 Gigabit Ethernet.

Многомодовые оптоволоконные кабели OM3

Кабели OM3 отличаются аквамариновым цветом оболочки. Они, как и OM2, имеют сердечник диаметром 50 мкм, однако оптимизированы для работы с лазерными источниками света. Кабели этого типа поддерживают скорости передачи данных до 10 Gigabit Ethernet на расстоянии до 300 метров. Также они могут работать на скоростях 40 Gigabit и 100 Gigabit Ethernet на расстояниях до 100 метров, но в основном используются в сетях 10 Gigabit Ethernet.

Многомодовые оптоволоконные кабели OM4

Кабели OM4 полностью совместимы с предыдущей версией OM3 и имеют такой же аквамариновый цвет оболочки. Разработанные для лазеров на основе вертикального резонатора с поверхностным излучением (VSCEL), они поддерживают скорости до 10 Gigabit Ethernet на расстояниях до 550 метров, что превосходит возможности OM3. Эти кабели также могут передавать данные на скоростях 40G и 100G на расстояниях до 150 метров с использованием MPO-коннекторов.

Многомодовые оптоволоконные кабели OM5

Кабели OM5, или широкополосное многомодовое волокно (WBMMF), являются самым современным типом многомодового оптоволокна и совместимы с OM4. Они имеют такой же диаметр сердечника — 50 мкм, но отличаются светло-зеленой оболочкой. Этот тип оптоволокна разработан для поддержки как минимум четырех спектральных каналов WDM в диапазоне коротких длин волн от 850 до 953 нм, обеспечивая скорость передачи не менее 28 Гбит/с на каждом канале.

Сравнение кабелей OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5

Основное различие между типами многомодового оптоволокна заключается в их физических характеристиках. Эти различия влияют на скорость и дальность передачи данных по оптоволоконным линиям связи.

Физические особенности

К ключевым физическим характеристикам, отличающим разные типы многомодовых кабелей, относятся толщина сердечника, цвет оболочки, тип используемого источника света и пропускная способность. Подробные значения этих параметров для всех упомянутых типов кабелей можно найти в таблице ниже.

Практические различия

Различные типы многомодового оптоволокна обеспечивают передачу данных по ВОЛС с различной скоростью на различные расстояния. Вы можете выбрать наиболее подходящий вам тип кабелей, отвечающий вашим актуальным потребностям. В таблице ниже указаны максимальные значения длины ВОЛС для каждого типа многомодовых кабелей в расчете на соответствующий стандарт скорости передачи данных.

Чем отличается многомодовое оптоволокно от одномодового

Различия между многомодовыми и одномодовыми оптоволоконными кабелями заключаются как в технических аспектах, так и в практическом применении.

С технической стороны, основное отличие заключается в диаметре сердечника. Одномодовые кабели характеризуются меньшим диаметром сердечника, который варьируется от 8.3 до 10 микрон. Это позволяет передавать световую волну только в одной моде. В отличие от них, многомодовые кабели имеют значительно больший сердечник, диаметр которого составляет от 50 до 100 микрон. Это дает возможность одновременно передавать несколько мод света.

Что касается источника света, многомодовые кабели могут использовать как лазеры, так и светодиоды, в то время как одномодовые кабели требуют только лазерные источники света, включая лазеры и лазерные светодиоды.

С практической точки зрения, длина волновода также играет важную роль. Одномодовые кабели обеспечивают передачу сигнала на гораздо более длинные расстояния. Например, многомодовые кабели эффективны для использования на коротких дистанциях, до 550 метров при скорости передачи около 10G. При превышении этой длины становится предпочтительнее применять одномодовые кабели.

Стоимость также является значительным фактором. Обычно многомодовые кабели стоят дешевле, чем их одномодовые аналоги. Что касается пропускной способности, то она у одномодового оптоволокна значительно выше, достигая около 100000 ГГц*км, в то время как у многомодового этот показатель значительно ниже.

По поводу коннекторов, на практике существует множество вариантов для многомодовых оптоволоконных кабелей. Наиболее распространенные из них включают ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN, а также MTP и MPO. Каждый из этих типов имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Для удобства сравнения, в таблице можно представить основные параметры и характеристики наиболее часто используемых коннекторов многомодового волокна.

Преимущества многомодового оптоволокна

Хотя одномодовые волоконно-оптические кабели имеют явные плюсы в отношении пропускной способности и расстояний передачи сигнала, многомодовые кабели также демонстрируют высокую эффективность на коротких дистанциях, что особенно актуально для корпоративных сетей и дата-центров. Кроме того, их стоимость значительно ниже, чем у одномодовых вариантов. Многомодовые оптоволоконные кабели обладают рядом дополнительных значительных преимуществ.

Поддержка многопользовательского режима и отсутствие помех

Многомодовое оптоволокно дает возможность одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Существенным моментом является то, что энергетические потери этих сигналов, возникающие из-за их взаимодействия, практически отсутствуют. Это позволяет пользователям сети передавать несколько информационных пакетов одновременно по одному кабелю, при этом данные достигают приемника без искажений, которые могли бы возникнуть из-за взаимных помех.

Совместимость с различными протоколами передачи данных

Многомодовые кабели могут поддерживать различные протоколы, такие как Ethernet, Infiniband и Internet. Это делает оптоволоконную сеть универсальным решением для подключения разнообразного оборудования.

Экономическая целесообразность

Благодаря большему диаметру сердечника и хорошей совместимости со стандартами, многомодовые кабели предлагают более низкую стоимость и легкость в интеграции с другими компонентами системы, включая оптические коннекторы и адаптеры. Процесс установки, эксплуатации и обслуживания многомодовых патч-кордов значительно дешевле по сравнению с одномодовыми.

Поддержка SWDM

В системах передачи данных на основе одномодового волокна оптические модули, работающие на скорости 100G и выше, применяют технологию WDM. Например, модули 100G ER4, рассчитанные на расстояние в 40 км, обычно используют LWDM.

Для многомодового волокна также была разработана технология WDM, известная как SWDM. Эта технология, сокращая длины волн, использует диапазон от 850 нм с увеличением каждые 30 нм, достигая значений 880 нм, 910 нм и 940 нм. Многомодовое волокно, поддерживающее SWDM, обозначается как OM5, которое также называется широкополосным многомодовым волокном. Хотя волокна OM1, OM2, OM3 и OM4 не поддерживают SWDM, их длины волн не соответствуют необходимым спецификациям.

Максимальные расстояния передачи

Расстояние, на которое возможно передавать данные по многомодовому волокну, в значительной степени зависит от ширины полосы пропускания и типа оптического модуля. В таблице ниже представлены максимальные расстояния для различных оптических модулей.

Внутренний диаметр и источник света

Волокна OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5 различаются не только по диаметру сердцевины, но и по типу источника света. Более крупный диаметр сердцевины облегчает соединение, но уменьшает ширину полосы мод. Сердцевина OM1 и OM2 имеет диаметр 50 мкм и 62.5 мкм соответственно, тогда как OM3, OM4 и OM5 обладают диаметром в 50 мкм.

Что касается источников света, то для OM1 и OM2 в основном используются светодиоды, тогда как для OM3, OM4 и OM5 применяются лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL).

Цвет куртки-перемычки также помогает различать эти типы волокон: оранжевый для OM1 и OM2, цвет морской волны для OM3 и OM4 (иногда используется фиолетовый у некоторых производителей) и светло-зеленый для OM5.

Резюме

Волокна OM1 и OM2 постепенно выходят из употребления из-за их неспособности поддерживать высокоскоростную связь. OM5 лучше подходит для SWDM, однако оптические модули с использованием MPO/MTP (многоядерный интерфейс соединения) являются более экономичным вариантом. Поэтому наибольшее применение в многомодовом волокне по-прежнему находят OM3 и OM4. Рекомендуется использование OM4, а в случае отсутствия жестких бюджетных ограничений и при высоких требованиях к скорости связи можно рассмотреть OM5.

На текущий момент, помимо центров обработки данных, для соединения телекоммуникационного оборудования чаще всего используется одномодовое волокно, которое оказывается дешевле многомодового. Тем не менее, стоимость одномодовых оптических модулей значительно выше. Использование многомодового волокна для соединений в помещениях главного сервера может существенно сократить затраты.

Многомодовые оптоволоконные кабели, благодаря своей надежности и высоким техническим характеристикам, часто становятся основой для создания коммуникационных сетей в жилых и промышленных зданиях. В общем, многомодовый кабель остается наиболее экономически выгодным решением для предприятий и дата-центров, где длина линий не превышает 500-600 метров. Однако нельзя утверждать, что многомодовые кабели могут полностью заменить одномодовые. Выбор между одномодовыми и многомодовыми патч-кордами зависит от конкретных условий применения, необходимых расстояний передачи сигнала и бюджета организации.